Sensores Industriales: Clasificación, Criterios de Selección y Tipos de Proximidad

Clasificación de Sensores: Tipos y Funcionamiento

Los sensores son dispositivos esenciales en la electrónica y la automatización, encargados de detectar y medir magnitudes físicas para convertirlas en señales eléctricas. Su clasificación se realiza en función de diversos criterios:

Según el Aporte de Energía

• Sensores Activos: Requieren una fuente de energía externa. La energía recibida varía según el parámetro medido, actuando como moduladores.
• Sensores Pasivos: Generan su propia energía interna a partir de la magnitud que miden, actuando como generadores.

Según el Tipo de Señal de Salida

• Sensores Analógicos: Gestionan señales continuas, representadas por ondas senoidales.
• Sensores Digitales: Reciben señales discretas, con una onda cuadrada.

Según el Modo de Operación

• Por Deflexión: La variable medida genera un efecto físico directo en el propio sensor.
• Por Comparación: Buscan anular la propiedad del sensor que se modifica, comparándola con un valor de referencia.

Según el Parámetro Variable (Ingeniería Electrónica)

• Inductivos
• Capacitivos
• Resistivos

Según la Magnitud Medida (Ingeniería de Control)

• Sensores de Posición
• Sensores de Presión
• Sensores de Velocidad
• Sensores de Temperatura

Criterios de Selección de Sensores

La elección adecuada de un sensor es crucial para el éxito de cualquier sistema. Se deben considerar tanto sus características de funcionamiento como otros parámetros clave:

Características de Funcionamiento

• Estáticas: Respuestas del sensor bajo condiciones de trabajo estables o con variaciones mínimas.
• Dinámicas: Comportamiento del sensor ante condiciones de trabajo cambiantes o dinámicas.
• Robustez y Durabilidad: Se refiere a la vida útil del sensor en condiciones normales de operación y su comportamiento frente a fallos.
• Entorno: Capacidad de respuesta del sensor a cambios en las condiciones ambientales (temperatura, humedad, vibraciones, etc.).
• Teóricas: Funcionamiento óptimo del sensor desde una perspectiva matemática o ideal.
• Ruido: Señales no deseadas generadas por perturbaciones externas que pueden afectar la precisión de la medición.

Parámetros de Selección Adicionales

• Naturaleza de la magnitud a medir.
• Condiciones ambientales de operación.
• Tipo de sensor requerido para la aplicación específica.
• Tipo de señal eléctrica de salida (analógica, digital, etc.).
• Aplicación y uso final de la medida.
• Equipamiento disponible para la integración.
• Distancia entre componentes y el sensor.
• Especificaciones metrológicas y de construcción.
• Alimentación y consumo energético del sensor.
• Costo económico y tiempo de amortización de la inversión.

Sensores de Proximidad: Principios y Tipos

Los sensores de proximidad son dispositivos que detectan la presencia de objetos cercanos sin necesidad de contacto físico. Se basan en diferentes principios para su funcionamiento:

Principios Fundamentales

• Resistencia
• Inducción
• Capacitancia

Tipos de Sensores de Proximidad

• Sensores Inductivos

  Basados en la variación de un campo magnético. Su detección depende de:

  • El material y forma del objeto.
  • El tipo de montaje del sensor.
  • Las condiciones del entorno.
  • Fenómenos eléctricos circundantes.
  • Otros factores específicos de la aplicación.

• Sensores Capacitivos

  Operan con la propiedad de la capacitancia de un condensador. La detección ocurre cuando un objeto altera la distancia o la constante dieléctrica entre las placas. Sus características dependen de:

  • Forma y tamaño del objeto.
  • Distancia al objeto.
  • Frecuencia de operación.
  • Linealidad de la medida.
  • Condiciones de trabajo.
  • Tipo de alimentación.
  • Propiedades estáticas del material.

• Sensores de Efecto Hall

  Se basan en la aparición de una diferencia de potencial transversal en un conductor eléctrico cuando una corriente circula a través de él y se introduce un campo magnético perpendicular. Comúnmente usados para detectar elementos ferromagnéticos. Su funcionamiento depende de la estructura del sensor y el ambiente.

• Sensores Fotoeléctricos

  Consisten en un emisor y un receptor de luz. La detección se produce cuando un objeto interrumpe o refleja el haz de luz entre ambos.

• Sensores Magnéticos

  La detección se logra al interferir con las propiedades magnéticas de un campo, generalmente mediante la presencia de un imán.

• Sensores Ultrasónicos

  Emiten ondas sonoras de alta frecuencia que rebotan en el objeto, permitiendo interpretar su forma y distancia basándose en el tiempo de vuelo del sonido.

• Sensores Infrarrojos

  Miden la radiación electromagnética infrarroja emitida por los cuerpos dentro de su campo de visión, lo que permite detectar su presencia o temperatura.